Gases Parte 1

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GASES 
 
Turmas: 3ºNA (Boa Viagem) e 3ºNE (Graças) 
 
 
Profª: Tatiana Marques 
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 Introdução 
 
 
 Os gases têm grande importância em nossa 
vida. O próprio ar que nos rodeia é uma mistura gasosa 
que contem cerca de 78% de nitrogênio (N2), 21% de 
oxigênio (O2) e 1% de outros gases. 
 
 É importante lembrar que vários elementos 
químicos formam substâncias simples gasosas, em 
condições ambientes: H2; N2; O2; F2; Cl2 e os gases 
nobres. 
 
 Com exceção do hidrogênio, esses elementos 
estão à direita e na parte superior da Tabela Periódica. 
Muitos compostos químicos importantes também são 
gasosos: CO2; CO; NO; NO2; N2O; NH3; SO2; H2S; HCl; 
CH4; etc. 
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 Características do estado gasoso 
 
É importante lembrar que: 
 
• Os gases têm massa, como 
mostramos na figura abaixo; 
 
• Os gases sempre tendem a ocupar todo o volume do 
recipiente que os contem (grande expansibilidade); 
• Os gases são muito menos densos do que os sólidos e 
os líquidos (isto é, em igualdades de massa, ocupam 
um volume muito maior); 
• Os gases sempre se misturam entre si (grande 
difusibilidade); 
• Os volumes dos gases variam muito com a pressão 
(grande compressibilidade) e com a temperatura 
(grande dilatabilidade). 
 
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 PROPRIEDADES DOS GASES 
 
 
• PRESSÃO – “é uma força que impele numa 
certa direção. A pressão, p, se define como a 
força F que atua sobre uma certa área A” 
 
 
 p = F/A 
 
 A força F exercida por um corpo sobre o outro 
 é o seu PESO, o qual é expresso da seguinte 
 maneira: 
 
 F = ma 
 
 
Sabendo que a = 9,8m/s² 
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 PROPRIEDADES DOS GASES 
 
 
 
EXEMPLO: Uma coluna de ar com uma seção de 1m² 
se estende do solo até a atmosfera com uma massa de 
aproximadamente 10000kg, qual a força exercida por 
esta coluna até o solo? 
 
 
F = (10000kg) (9,8m/s²) = 1x10^5 kg.m/s² = 1x10^5N 
Unidades de Medidas: 
No SI força é expressa em kg.m/s², denominada 
Newton (N). 
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 PROPRIEDADES DOS GASES 
 
 
EXEMPLO: Para a coluna da questão anterior calcule 
a pressão exercida. 
 
 
 
p = F/A = 1x10^5N / 1m² = 1x10^5N /m² = 1x10^5 Pa 
= 1x10²kPa 
 
Unidades de Medidas: 
 
No SI pressão é expressa em N/m², denominada 
Pascal (Pa). 
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 IMPORTANTE 
 
A pressão atmosférica normal corresponde à 
pressão em condições padrões ao nível do mar, sendo 
suficiente para suportar uma coluna de mercúrio de 
760mm de altura. Essa pressão é utilizada para definir 
algumas unidades de medidas de gases: 
 
 
1 atm = 760mmHg = 760 torr = 1,01325x10^5 Pa = 
101,325kPa. 
 
O equipamento comumente utilizado para medir 
pressões é o BARÔMETRO. 
 
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 PROPRIEDADES DOS GASES 
 
Temperatura: É a propriedade que indica o grau de 
agitação das moléculas de um corpo. Para um gás, 
quanto maior a temperatura maior a velocidade de 
agitação de suas moléculas. 
 
A unidade de temperatura comumente utilizada é o 
grau Celsius, (ou escala centígrada) simbolizado por 
°C e sua unidade de temperatura absoluta, o Kelvin, 
simbolizado por K. A relação entre essas duas escalas 
é: T(K) = T(°C) + 273,15. 
 
Para o estudo das propriedades dos gases, o uso 
da temperatura absoluta é a mais adequada por 
razões termodinâmicas. 
 
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 PROPRIEDADES DOS GASES 
 
Equação de estado 
 
O estado físico de um gás (e de qualquer matéria) é 
definido por suas propriedades físicas. Duas amostras 
de um mesmo gás que possuem mesmas propriedades 
físicas estão no mesmo estado. O estado de um gás 
puro é definido pelo volume V que ele ocupa, pela 
pressão p que ele exerce, pela temperatura absoluta T 
que ele possui e por sua quantidade, n (ou número de 
mols). Entretanto, verificou – se experimentalmente 
que basta definir 3 dessas variáveis e a quarta fica 
automaticamente definida. Ou seja, cada gás (ou cada 
substância) é descrita por uma equação de estado, que 
estabelece a relação matemática entre essas 4 
variáveis. 
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 PROPRIEDADES DOS GASES 
 
 Equação de estado: 
 
Assim, quando temos a expressão: 
Pode-se dizer que a pressão de um gás é definida em função de 
sua temperatura, de seu volume e de seu número de mols. O 
mesmo acontecendo com qualquer uma das outras variáveis. 
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 EQUAÇÃO GERAL DOS GASES: 
 
 
 
 
Note que ela só é valida para uma massa constante de 
um mesmo gás. 
 
 Condições normais de pressão e temperatura 
(CNPT) 
 
Por definição, chamamos condições normais de 
pressão e temperatura (CNTP) a: 
 
 Pressão = 1 atm = 760 mmHg = 101.325 Pa 
Temperatura = 0ºC = 273 K 
É usual indicarmos o gás nas condições normais 
por V0 P0 e T0. 
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 Transformações Gasosas 
 
• Transformação Isotérmica 
Lei de Boyle: Para uma massa fixa de gás, mantida à 
temperatura constante, o volume ocupado pelo gás é 
inversamente proporcional à pressão exercida. 
 
Experimentalmente, essa lei pode ser verificada observando-
se a variação de volume que ocorre quando uma massa fixa 
de gás, à temperatura constante, é submetida a diferentes 
pressões. 
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Exercícios 
1. Certa massa gasosa ocupa um volume de 5,0 L sob 
pressão de 2,0 atm. Qual o volume da mesma 
massa gasosa, na mesma temperatura, sob 
pressão de 190 mm Hg? 
 
2. Numa transformação isotérmica de uma massa 
fixa de gás, para que o volume aumente 25%, a 
pressão deverá aumentar ou diminuir, em qual 
porcentagem? Indique os cálculos. 
 
3. Certa massa de gás hidrogênio (H2) ocupa um 
volume de 0,760 L sob pressão de 125mm Hg, 
numa dada temperatura. Qual o volume ocupado 
pela mesma massa de H2, na mesma temperatura, 
sob pressão de 0,100 atm? 
 
 
 
 
 
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Exercícios 
4. (PUC-RJ) A cada 10 m de profundidade a pressão sobre 
um mergulhador aumenta de 1 atm com relação à pressão 
atmosférica. Sabendo-se disso, qual seria o volume de 1 
litro de ar (comportando-se como um gás ideal) inspirado 
pelo mergulhador ao nível do mar, quando ele estivesse a 
30 m de profundidade? 
 
a) 3 L. 
b) 4 L. 
c) 25 ml. 
d) 250 ml. 
e) 333ml. 
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 Transformação Isobárica 
• Lei de Charles/Gay-Lussac: Para uma massa fixa 
de gás, mantida à pressão constante, o volume 
ocupado pelo gás é diretamente proporcional à 
temperatura absoluta. 
Experimentalmente, essa lei pode ser verificada 
observando-se a variação de volume que quando 
uma massa fixa de gás, à pressão constante, é 
submetida a aquecimento. 
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Exercícios 
1. Um frasco munido de émbolo móvel contém 2,0 L de ar 
a 20 ºC. A que temperatura deve ser aquecido o frasco, 
à pressão constante, para que seu volume dobre?2. Certa massa de gás hidrogênio (H2), a 0 ºC, ocupa um 
volume de 2,0 . 10-2 m3 sob uma determinada pressão. 
A que temperatura o volume dessa massa de H2 será 
igual a 40,0 L, na mesma pressão? 
 
3. (UFCE) Uma estudante esta interessada em verificar 
as propriedades do hidrogênio gasoso a baixas 
temperaturas. Ela utilizou, inicialmente, um volume 
de 2,98 L de H2(g), à temperatura ambiente (25 ºC) e à 
1 atm de pressão, e resfriou o gás, à pressão constante, 
a uma temperatura de -200 ºC. Que volume de H2(g) a 
estudante encontrou ao final do experimento? 
 
 
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 Transformação Isocórica 
• Lei de Gay-Lussac: Para uma massa fixa de gás, 
mantida a volume constante, a pressão exercida 
pelo gás é diretamente proporcional à 
temperatura absoluta. 
Experimentalmente, essa lei pode ser verificada 
observando-se a variação da pressão que ocorre 
quando uma massa fixa de gás, a volume constante, 
é submetida a aquecimento. 
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Exercícios 
1. (UCDB-MT) Considerando-se as transformações 
físicas de uma certa massa de gás, contida em um 
recipiente fechado, na transformação: 
 
 
a) isobárica, o volume e temperatura absoluta são 
inversamente proporcionais. 
b) isobárica, o volume e a pressão são diretamente 
proporcionais. 
c) isotérmica, a temperatura e a pressão são 
diretamente proporcionais. 
d) isotérmica, o volume e a pressão são inversamente 
proporcionais. 
e) isovolumétrica, a pressão e a temperatura absoluta 
são inversamente proporcionais. 
 
 
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Exercícios 
2. (ITA-SP) A pressão total do ar no interior de um 
pneu era de 2,30 atm quando a temperatura do pneu 
era de 27ºC. Depois de ter rodado um certo ponto 
com este pneu, mediu-se novamente sua pressão e 
verificou-se que esta era agora de 2,53 atm. Supondo 
a variação de volume do pneu desprezível, a nova 
temperatura será: 
 
a) 29,7 ºC. 
b) 57,0 ºC. 
c) 33,0 ºC. 
d) 330 ºC. 
e) n.d.a.